一种基于多孔质材料的气浮活塞独立供气的零摩擦气缸

1.本发明涉及零摩擦气缸技术领域，具体涉及一种基于多孔质材料的气浮活塞独立供气的零摩擦气缸。


背景技术：

2.传统的低摩擦气缸需要使用特殊润滑脂和使用摩擦系数很小的材质外，缸筒的加工精度要求极高，活塞上还需装配单向密封圈，导致目前传统的低摩擦气缸结构复杂，无法精确对位置和力实现精确控制，且缸筒的加工精度高。同时传统气缸压力测量方式是测量汽缸进气口或出气口处的压力，并不能直接获得气缸腔体内部的真实压力。


技术实现要素：

3.本发明使用一种基于多孔质材料的气浮活塞独立供气的零摩擦气缸，其基于多孔质材料的气浮活塞独立供气，使得气流从活塞上盖与泄流道均匀排出，保证缸筒和活塞的零摩擦，气浮活塞内部设置有压力传感器可以对气缸的内部压力直接进行测量，同时缸筒内设置有进气口，外部供气设备为缸筒供气，保证气缸为负载提供稳定支承力，从而可以解决背景技术中涉及的技术问题。
4.本发明的技术方案为：
5.一种基于多孔质材料的气浮活塞独立供气的零摩擦气缸，包括活塞杆、缸筒以及气浮活塞，所述缸筒的两端分别设有上端盖和下端盖，所述活塞杆穿过所述上端盖延伸至所述缸筒内并与所述气浮活塞固定连接，所述气浮活塞位于所述缸筒内且与所述缸筒之间留有间隙，所述气浮活塞将所述缸筒内的空腔分成下部高压腔和与外部环境连通的上部低压腔，所述缸筒上设有与所述下部高压腔连通的进气口，所述进气口与外部供气设备连通，所述气浮活塞包括活塞上盖、多孔质材料制成的活塞环、活塞下盖以及活塞底板，所述活塞环夹设于所述活塞上盖与所述活塞下盖之间，所述活塞底板设置于所述活塞下盖底部，所述气浮活塞内部还设有用于给所述活塞环供气并与所述上部低压腔连通的进气道，所述活塞底板与所述活塞下盖之间设有连通所述下部高压气与所述所述进气道的泄流道，该零摩擦气缸还包括设置于所述气浮活塞内部并用于对该零摩擦气缸的内部压力进行精确测量的压力传感器。
6.作为本发明的一种优选改进，还包括套设于所述缸筒上的气缸保护套。
7.作为本发明的一种优选改进，所述上端盖和所述下端盖上分别附加上缓冲圈与下缓冲圈并且由螺栓和螺栓固定在所述气缸保护套上。
8.作为本发明的一种优选改进，所述压力传感器与所述活塞底板螺接固定。
9.作为本发明的一种优选改进，所述下端盖通过所述密封圈与所述缸筒密封固定。
10.作为本发明的一种优选改进，所述进气道和所述泄流道均为4条，且一一对应连通。
11.作为本发明的一种优选改进，所述活塞杆和所述缸筒的截面形状可以是圆形、矩
形、菱形、半圆形、三角形。
12.作为本发明的一种优选改进，所述进气口的截面形状可以是圆形、矩形、菱形、半圆形、三角形。
13.作为本发明的一种优选改进，所述进气道的截面形状可以是圆形、矩形、菱形、半圆形、三角形。
14.作为本发明的一种优选改进，所述泄流道的截面形状可以是圆形、矩形、菱形、半圆形、三角形。
15.本发明的有益效果如下：实现气浮活塞和缸筒间的零摩擦，气浮活塞的供气压力可远大于上部低压腔内气体压力，并提供大径向承载力，泄流道的设置避免了气浮活塞与缸筒间的高压气体回流至上部低压腔内从而减小下部高压腔内压力波动，打破了低摩擦气缸的局限性，提高了对负载位置和力的控制精度。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
17.图1为本发明一种基于多孔质材料的气浮活塞独立供气的零摩擦气缸整体结构图；
18.图2为本发明一种基于多孔质材料的气浮活塞独立供气的零摩擦气缸的剖视结构图；
19.图3为本发明气浮活塞的剖视结构图。
20.图中：1、活塞堵头；2、活塞杆；3、上端盖；4、汽缸保护套；5、下端盖；6、缸筒；7、气浮活塞；8、进气口；9、螺栓；10、密封圈；11、下缓冲圈；12、活塞进气道；13、上缓冲圈；14、螺栓；15、压力传感器；16、圆柱销；17、高压腔；18低压腔；71、活塞上盖；72、活塞环；73活塞下盖；74；活塞底板。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1
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3所示，本发明提供了一种基于多孔质材料的气浮活塞独立供气的零摩擦气缸，包括活塞杆2、气缸保护套4、缸筒6以及气浮活塞7，所述气缸保护套4套设于所述缸筒6上，所述缸筒6的两端分别设有上端盖3和下端盖5，所述活塞杆2穿过所述上端盖3延伸至所述缸筒6内并与所述气浮活塞7固定连接，具体的，所述活塞杆2顶部设有活塞堵头1，并通过所述活塞堵头1与外部负载相连，所述活塞杆2通过圆柱销16定位并与所述气浮活塞7连接。所述气浮活塞7位于所述缸筒6内且与所述缸筒6之间留有间隙，所述气浮活塞2将所述缸筒6内的空腔分成下部高压腔17和与外部环境连通的上部低压腔18，所述缸筒6上设有
与所述下部高压腔17连通的进气口8，所述进气口8与外部供气设备连通为气缸提供稳定的压力。
23.所述气浮活塞7包括活塞上盖71、多孔质材料制成的活塞环72、活塞下盖73以及活塞底板74，所述活塞环72夹设于所述活塞上盖71与所述活塞下盖73之间，所述活塞底板74设置于所述活塞下盖73底部，所述气浮活塞7内部还设有用于给所述活塞环72供气并与所述上部低压腔18连通的进气道12，所述活塞底板74与所述活塞下盖73之间设有连通所述下部高压腔17与所述所述进气道12的泄流道19，所述下部高压腔17内气流与所述气浮活塞7和缸筒6之间的气流均可直接从所述泄流道19排出，避免了所述气浮活塞7与所述缸筒6间的高压气体回流至所述上部低压腔18内，从而减小了所述下部高压腔17内压力波动。需要进一步说明的是，所述气浮活塞7的供气压力可远大于上部低压腔18内气体压力，从而提供大径向承载力。
24.所述上端盖3和所述下端盖5上分别附加上缓冲圈13与下缓冲圈11并且由螺栓9和螺栓14固定在所述气缸保护套4上。
25.所述下端盖5通过所述密封圈10与所述缸筒密封固定，保证气体不会从所述下端盖5处泄漏。
26.所述进气道12和所述泄流道19均为4条，且一一对应连通，由于所述气浮活塞7是由多孔质材料制成，因此所述进气道12内的气体可以输送至所述气浮活塞7的外周表面上，从而在所述气浮活塞7与所述缸筒6的内壁表面之间形成一层均匀气膜，进而实现了所述气浮活塞7与所述缸筒6之间零摩擦。
27.所述活塞杆2和所述缸筒6的截面形状可以是圆形、矩形、菱形、半圆形、三角形。
28.所述活塞环72的截面形状多种多样，不受限制，所述活塞环72的多孔质层数和数量及排布方式可以多种多样，不受限制。所述活塞环72的进气道12的排布方式可以是多样的，不受数量和排布方式的限制。
29.所述进气口8的截面形状可以是圆形、矩形、菱形、半圆形、三角形。所述进气口8的排布方式可以是多样的，不受数量和排布方式的限制。
30.所述进气道12的截面形状可以是圆形、矩形、菱形、半圆形、三角形。
31.所述泄流道19的截面形状可以是圆形、矩形、菱形、半圆形、三角形。所述泄流道19的排布方式可以是多样的，不受数量和排布方式的限制。
32.该零摩擦气缸还包括设置于所述气浮活塞7内部并用于对该零摩擦气缸的内部压力进行精确测量的压力传感器15，所述压力传感器15与所述活塞底板74螺接固定。
33.本发明提供的一种基于多孔质材料的气浮活塞独立供气的零摩擦气缸的有益效果在于：实现气浮活塞和缸筒间的零摩擦，气浮活塞的供气压力可远大于上部低压腔内气体压力，并提供大径向承载力，泄流道的设置避免了气浮活塞与缸筒间的高压气体回流至上部低压腔内从而减小下部高压腔内压力波动，打破了低摩擦气缸的局限性，提高了对负载位置和力的控制精度。
34.尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。